A pitvarfibrillációt magas frekvenciájú, nem összerendezett, irreguláris pitvari elektromos aktivitás jellemzi, melyet szabálytalan, általában szapora kamrai frekvencia kísér. A rendezetlen pitvari, elektromos aktivitás hátterében szabálytalan, változó pályájú reentry mechanizmus áll. Az EKG-n kb. 100–180 msec-os ciklushosszú, illetve körülbelül 350–600-as frekvenciájú kis hullámok, az úgynevezett F-hullámok láthatók, szabálytalan időközönként fellépő, általában szapora QRS-ekkel. A szabályos sinusritmusban megfigyelt EKG-hoz képest a különbség tehát az, hogy a P-hullámok hiányoznak, és a szapora változó amplitúdójú kicsi F-hullámok láthatók, általában szapora és irregulárisan fellépő QRS-ek mellett. Ritkábban az F-hullám amplitúdója alig látható, vagy nem látható. A pitvarfibrilláció felismerését nehezíti részben az, hogy a szapora kamrai frekvencia miatt az F-hullámok nem jól láthatók, részben az, hogy magasabb kamrai frekvenciák esetén az irregularitás kevésbé kifejezett. Pitvarfibrillációban felvett intracardialis, pitvari elektrogramok alapján Wells, Waldo és munkatársai (58) négy típusú EKG-eltérést írtak le: az I. típusra az jellemző, hogy a lokális pitvari elektrogramok között szabályos izoelektromos vonal látható. A pitvari elektrogramok általában változó morfológiájúak és ciklushosszúak. II. típus abban különbözik az I. típustól, hogy a lokális pitvari elektrogramok közötti szakaszokon finom vibráció látható. III. típusú eltérés esetén nincsenek elkülönült pitvari elektrogramok, illetve alapvonal. Folyamatos, változó nagyságú, morfológiájú, dezorganizált pitvari elektromos aktivitás látható. IV. típusban a fenti típusokra leírt eltérések egymás utáni váltakozása jellemző.